Die Erfindung betrifft eine Pumpeinrichtung, welche zumindest eine Flüssigkeitsringpumpe aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpeinrichtung der eingangs genannten Art sowie die Verwendung des Verfahrens bei einer Dampfturbinenanlage oder bei einem Sterilisator. Weiterhin ist die Pumpeinrichtung auch dahingehend ausbildbar, dass diese in Serie nacheinander angeordnet eine Strahlpumpe und eine Flüssigkeitsringpumpe aufweist.The invention relates to a pump device, which at leasthas a liquid ring pump. The invention relatesfurthermore a method for operating a pump deviceof the type mentioned at the beginning and the use of theProcedure in a steam turbine plant or in aSterilizer. Furthermore, the pump device is also suitable for thistrainable that these are arranged one after the other in seriesJet pump and a liquid ring pump.
Aus der GB 1 542 483 ist zum Entlüften eines Kondensators einer Dampfturbine eine Vakuumpumpeinrichtung bekannt, bei der in Serie nacheinander eine Strahlpumpe und eine Flüssigkeitsringpumpe vorgesehen sind. Als Treibmittel für die Strahlpumpe ist Luft vorgesehen. Durch Vorschalten der Strahlpumpe vor die Flüssigkeitsringpumpe wird der zu erzielende Unterdruck verbessert. Typischerweise lässt sich mit einer Flüssigkeitsringpumpe ein Unterdruck von ca. 30 mbar erzeugen. Durch Vorschalten einer Strahlpumpe lässt sich mit dem Gesamtsystem ein Unterdruck von bis zu < 15 mbar erreichen.From GB 1 542 483 is for venting a condensera steam turbine known a vacuum pump device in whichone jet pump and one in seriesLiquid ring pump are provided. As a blowing agent for theAir is provided for jet pump. By connecting theJet pump in front of the liquid ring pump becomes tooachieving negative pressure improved. Typically you can usea liquid ring pump a negative pressure of approx. 30 mbarproduce. By connecting a jet pump,the entire system has a negative pressure of up to <15 mbarto reach.
Bei dem System aus Strahlpumpe und Flüssigkeitsringpumpe besteht generell das Problem, dass die Flüssigkeitsringpumpe sowohl für die Menge des eigentlichen abzusaugenden Fördergases zuzüglich der Menge des Treibmittels für die Strahlpumpe ausgelegt sein muss. Dabei ist die notwendige Menge an Treibluft für eine luftbetriebene Strahlpumpe um ein Vielfaches höher als die aus dem Kondensator abzusaugende Menge des Fördergases. Um z. B. aus einem Kondensator einen Fördergasmassenstrom, bestehend aus einem Gemisch aus etwa 15 kg/h Luft und 35 kg/h Dampf, von etwa 40 mbar auf 125 mbar mittels der Strahlpumpe zu verdichten, ist ein Treibluftmassenstrom von etwa 200 kg/h notwendig. Aufgrund dieses sehr hohen Luftanteils ist die Flüssigkeitsringpumpe für Trockenluft als Fördergas auszulegen. Dies mindert im Vergleich zu feuchter Luft als Fördergas die Leistungsfähigkeit der Flüssigkeitsringpumpe.In the system of jet pump and liquid ring pumpthere is generally the problem that the liquid ring pumpboth for the amount of the actual suctionConveying gas plus the amount of propellant for the jet pumpmust be designed. The amount required isDriving air for an air-powered jet pump many times overhigher than the amount ofConveying gas. To z. B. from a capacitorConveying gas mass flow, consisting of a mixture of about 15 kg / h of airand 35 kg / h steam, from about 40 mbar to 125 mbar using theCompressing the jet pump is a propellant air mass flow ofabout 200 kg / h necessary. Because of this very highIs the liquid ring pump for dry air asTo design conveying gas. This reduces in comparison to moist airas the conveying gas the performance of theLiquid ring pump.
Eine Flüssigkeitsringpumpe und ihr Wirkprinzip ist beispielsweise aus der Siemens-Broschüre "ELMO-L2BL1 - luftgekühlt, ölfrei: die neue Generation von Vakuumpumpen", Siemens Aktiengesellschaft Deutschland, 12/98, Bestellnr.: E20001-P782-A208 zu entnehmen. Die beschriebene Flüssigkeitsringpumpe weist ein exzentrisch in einem Gehäuse sitzendes Laufrad aus. Durch die Laufraddrehung bildet ein Betriebsmittel, in der Regel Wasser, im Gehäuse einen mitumlaufenden Wasserring. Aufgrund der exzentrischen Anordnung des Laufrads bilden sich zwischen der Laufradnabe und dem mitumlaufenden Wasserring unterschiedlich große Teilräume aus, in denen das zu pumpende Medium verdichtet wird.A liquid ring pump and its working principle isfor example from the Siemens brochure "ELMO-L2BL1 - air-cooled,oil free: the new generation of vacuum pumps ", SiemensAktiengesellschaft Deutschland, 12/98, order number: E20001-P782-Take A208. The liquid ring pump describedhas an impeller eccentrically seated in a housing.Due to the rotation of the impeller, it forms a resource in whichRule of water, in the housing a rotating water ring.Due to the eccentric arrangement of the impellerbetween the impeller hub and the rotating water ringdifferent sized subspaces in which the pumpedMedium is compressed.
Die Kombination einer Strahlpumpe mit nachgeordneter Flüssigkeitsringpumpe ist weiterhin beispielsweise aus der EP 0 88 226 A2 sowie der DE 29 13 960 A1 zu entnehmen. Gemäß der EP 0 88 226 wird die Flüssigkeitsringpumpe mit Öl als Betriebsmittel betrieben, welches bis auf eine Temperatur von etwa 130°C erwärmt wird. Um die in dem Öl gespeicherte Energie auszunutzen, ist es vorgesehen, über einen Wärmetauscher Wasser zu verdampfen und diesen Dampf der Strahlpumpe als Treibmittel zuzuführen. Eine separate Treibmittelversorgung ist daher bei diesem System nicht notwendig. Allerdings ist dieses System auf ölbetriebene Flüssigkeitsringpumpen beschränkt, bei denen das Öl auf Temperaturen über 100°C erhitzbar ist. In der Regel werden die Flüssigkeitsringpumpen mit Wasser betrieben, welches üblicherweise bis maximal auf etwa 35°C erwärmt wird, wie es aus der obengenannten Siemens-Broschüre zu entnehmen ist.The combination of a jet pump with a downstream oneLiquid ring pump is furthermore, for example, from EP 0 88 226 A2as well as from DE 29 13 960 A1. According to theEP 0 88 226 describes the liquid ring pump with oil asOperating equipment, which up to a temperature ofis heated to about 130 ° C. To the stored in the oilTo utilize energy, it is intended to use a heat exchangerVaporizing water and using this steam as the jet pumpAdd propellant. A separate propellant supplyis therefore not necessary with this system. Howeverthis system on oil-operated liquid ring pumpslimited where the oil is at temperatures above 100 ° Cis heatable. As a rule, the liquid ring pumpsoperated with water, which is usually up to a maximumabout 35 ° C is heated, as it is from the above SiemensBrochure can be found.
Gemäß der DE 29 13 960 A1 wird Luft aus einem der Flüssigkeitsringpumpe zugeordneten Abscheider der Strahlpumpe als Treibmittel zugeführt. Dabei wird die aus dem Abscheider entnommene Luft entfeuchtet, um der Strahlpumpe eine möglichst trockene Luft zuzuführen.According to DE 29 13 960 A1 air from one of theLiquid ring pump assigned separator of the jet pump asPropellant supplied. The separatorair removed dehumidifies to the jet pump as possiblesupply dry air.
Bei einer Dampfturbinenanlage, beispielsweise auf dem Gebiet der Energieerzeugung, ist in der Regel eine Hauptturbinenanlage mit mehreren Turbinenstufen vorgesehen, um den Energieinhalt des bereitgestellten Dampfes möglichst gut auszunutzen. Leistungsstarke Dampfturbinenanlagen weisen in der Regel eine Hochdruck-, eine Mitteldruck- und eine Niederdruckstufe auf, wobei ein in einem Kessel erhitzter Dampf der Hochdruckstufe zugeführt wird und sich in Richtung zur Niederdruckstufe entspannt. Die Niederdruckstufe weist endseitig einen Unterdruck in der Größenordnung zwischen 80 mbar und 18 mbar auf. Der aus der Niederdruckstufe austretende Dampf wird einem Kondensator zugeführt und dort auskondensiert.In a steam turbine plant, for example in the fieldof energy generation is usually oneMain turbine plant provided with several turbine stages to theEnergy content of the steam provided as good as possibleexploit. Powerful steam turbine systems usually showa high pressure, a medium pressure and a low pressure stagewith a steam heated in a boilerHigh pressure stage is supplied and towardsLow pressure level relaxed. The low-pressure stage has one at the endNegative pressure in the range between 80 mbar and 18 mbaron. The steam emerging from the low pressure stagefed to a condenser and condensed out there.
Die bei der Kondensation im Kondensator anfallende Gasmenge muss aus diesem abgesaugt werden. Hierzu ist eine Vakuumpumpeinrichtung vorgesehen, die aufgrund des niedrigen Enddrucks an der Niederdruckstufe saugseitig einen Unterdruck beispielsweise ≤ 18 mbar erreichen muss. Aufgrund der in der Dampfturbinenanlage anfallenden, in der Regel großen Dampfmenge muss die Vakuumpumpeinrichtung zum Absaugen einer großen Gasmenge eines Fördergases aus dem Kondensator zu dessen Entlüftung ausgelegt sein.The amount of gas generated in the condenser during condensationmust be extracted from this. This is aVacuum pump device provided due to the low final pressurea vacuum on the suction sidefor example, must reach ≤ 18 mbar. Due to the in theSteam turbine system, usually largeAmount of steam must be used by the vacuum pumping device to extract alarge amount of gas of a conveying gas from the condenser to itsVentilation must be designed.
In einer Dampfturbinenanlage für ein großes Kraftwerk ist gewöhnlich weiterhin eine Nebenturbine für eine Speisewasserzuführung zum Kessel vorgesehen, die beispielsweise eine Leistung von 20 MW gegenüber einer Leistung der Hauptturbinenanlage von etwa 1 GW aufweist. Dieser Nebenturbine ist ebenfalls ein Kondensator zugeordnet, der entlüftet werden muss.In a steam turbine plant for a large power plantusually continues to be a sub-turbine for oneFeed water supply to the boiler provided, for example, aPower of 20 MW compared to a power ofMain turbine plant of about 1 GW. This sub turbine isalso assigned a condenser that must be vented.
Der jeweilige Kondensator umfasst in der Regel ein Röhrensystem, das von dem zu kondensierenden Dampf aus der Turbine beaufschlagt wird. Gekühlt wird der Dampf mit Hilfe von Wasser, das dem Kondensator über eine so genannte Wasserkammer zugeführt wird. Um die Arbeitsfähigkeit des Kondensators zu erhalten, muss auch die Wasserkammer entlüftet werden. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an die Entlüftungsleistung im Hinblick auf den Kondensator für die Niederdruckstufe, für die Nebenturbine und im Hinblick auf die Wasserkammer des Kondensators, ist gegenwärtig für jedes dieser drei Teilsysteme eine eigene Pumpeinrichtung vorgesehen.The respective capacitor usually includes aPipe system that condenses steam from the turbineis applied. The steam is cooled with the help ofWater flowing to the condenser through a so-called water chamberis fed. To make the capacitor workthe water chamber must also be vented.Due to the different requirements for theVenting capacity with regard to the condenser for theLow pressure stage, for the secondary turbine and with regard to theThe condenser water chamber is present for each of thesethree subsystems provided their own pumping device.
Flüssigkeitsringpumpen werden auch im Bereich von Sterilisatoren, welche mancherorts auch als Autoklafen bezeichnet werden, verwendet. Bei einem Sterilisator wird in einem geschlossenen Raum eine Sterilisation von von Objekten, z. B. dadurch herbeigeführt, dass die Objekte bzw. auch ein Einzelobjekt, einem Dampfdruck von z. B. etwa 2 bar bei 120°C eine Zeit lang ausgesetzt werden. Der Dampf wird durch eine Vakuumpumpe, wie z. B. eine Flüssigkeitsringpumpe, aus dem geschlossenen Raum abgesaugt. Je besser die Saugleistung der Flüssigkeitsringpumpe ist, desto kleiner kann diese ausgelegt werden.Liquid ring pumps are also in the range ofSterilizers, which are sometimes referred to as car sleepingare used. With a sterilizer is in oneclosed space a sterilization of objects, e.g. B.brought about by the fact that the objects or even aSingle object, a vapor pressure of z. B. about 2 bar at 120 ° C.Exposed for a while. The steam is through aVacuum pump, such as B. a liquid ring pump fromvacuumed closed room. The better the suction power of theLiquid ring pump is designed, the smaller it can bebecome.
Bei der Förderung von Dampf ist die Flüssigkeitsringpumpe Belastungen durch Dampfblasen ausgesetzt. Die Dampfblasen bilden sich im Ansaugbereich der Flüssigkeitsringpumpe bzw. sind dort vorhanden. Der Ansaugbereich bildet den Vakuumbereich der Pumpe, die von dort das von der Pumpe zu fördernde Fördermedium, wie Fördergas und/oder Förderdampf, wegtransportiert. Den Auslassbereich der Pumpe bildet den Druckbereich. Werden nun durch die Flüssigkeitsringpumpe Dampfblasen vom Vakuumbereich, d. h. vom Bereich kleinen Drucks, in den Druckbereich, d. h. zum Bereich größeren Drucks, transportiert, so implodieren die Dampfblasen im Bereich höheren Drucks innerhalb der Flüssigkeitsringpumpe. Durch diese Implosionen entstehen Schäden an der Pumpe. Dieser Vorgang wird auch als Kavitation bezeichnet. Durch Zusatzöffnungen in der Flüssigkeitsringpumpe können Medien wie Luft innerhalb der Pumpe dem Fördermedium beigemischt werden, um so die Schäden durch implodierende Dampfblasen zu reduzieren. Durch die Beimischung reduziert sich allerdings nachteilig die Förderleistung der Pumpe.When pumping steam, the liquid ring pump isExposed to steam bubbles. The steam bubblesform or are in the suction area of the liquid ring pumpavailable there. The suction area forms the vacuum areathe pump, from there the pump to be pumpedPumped medium, such as pumping gas and / or pumping steam,transported away. The outlet area of the pump forms the pressure area.Are now vapor bubbles from the liquid ring pumpVacuum range, d. H. from the low pressure area to thePrint area, d. H. to the area of greater pressure, transported, soThe vapor bubbles implode in the area of higher pressureinside the liquid ring pump. Through these implosionsdamage to the pump. This process is also calledCalled cavitation. Through additional openings in theLiquid ring pumps can handle media such as air within the pumpPumped medium to be added, so the damage caused byto reduce imploding vapor bubbles. Through the admixturehowever, the delivery capacity of thePump.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpeinrichtung in ihrer Saugwirkung zu verbessern und/oder die Haltbarkeit zu erhöhen.The invention has for its object aPump device to improve its suction and / orIncrease durability.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb einer Pumpeinrichtung gelöst, bei dem Dampf im Ansaugbereich einer Flüssigkeitsringpumpe wenigstens teilweise kondensiert wird.The object of the invention is achieved by a method forOperation of a pumping device solved, in which steam in theSuction area of a liquid ring pump at least partiallyis condensed.
Dadurch, dass Dampf im Ansaugbereich der Flüssigkeitsringpumpe kondensiert wird, ergibt sich eine höhere Saugleistung der nachfolgenden Pumpe. Durch Kondensation des Dampfes ergibt sich eine Volumenreduktion des durch die Flüssigkeitsringpumpe angesaugten Mediums, welches zumindest teilweise Dampf aufweist. Der Dampf sei entweder das durch die Pumpe zu fördernde Medium selbst und/oder auch ein Treibmittel zur Förderung des Pumpvorgangs. Treibmittel werden beispielsweise bei Strahlpumpen eingesetzt.The fact that steam in the intake area of theLiquid ring pump is condensed, there is a higher suction powersubsequent pump. Resulting from condensation of the steama volume reduction of the byLiquid ring pump sucked medium, which is at least partially steamhaving. The steam is either that from the pumppromoting medium itself and / or a blowing agentPromotion of the pumping process. Blowing agents are used, for exampleJet pumps used.
Durch die Kondensation des Dampfes ist auch eine Reduzierung von Dampfblasen im Ansaugbereich der Flüssigkeitsringpumpe erzielbar. Dampfblasen entstehen insbesondere auch in einem Raum, welcher evakuiert wird. Da durch die zumindest teilweise Kondensation des Dampfes die Dampfblasen in ihrer Anzahl zumindest reduziert werden, wird dadurch die Flüssigkeitsringpumpe weniger stark bzw. auch gar nicht mehr durch Implosionen der Dampfblasen im Bereich höheren Drucks innerhalb der Flüssigkeitsringpumpe beschädigt. Durch die daraus resultierende geringere Beanspruchung der Pumpe sind Luftbeimischungen z. B. durch eine Zusatzöffnung zum Ansaugen mit dem Ziel der Reduzierung von Schäden durch implodierende Dampfblasen entweder reduzierbar oder nicht mehr notwendig. So ist eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Flüssigkeitsringpumpe erzielbar.Due to the condensation of the steam there is also a reductionof steam bubbles in the suction area of the liquid ring pumpachievable. Vapor bubbles occur in particular in oneRoom that is being evacuated. Because by at leastpartial condensation of the steam the vapor bubbles in their numberwill at least be reducedLiquid ring pump less powerful or not at allImplosions of the vapor bubbles in the area of higher pressure withinthe liquid ring pump is damaged. Through itresulting lower stress on the pumpAir admixtures e.g. B. through an additional opening for suction with theAim to reduce damage from implodingVapor bubbles are either reducible or no longer necessary. So isan increase in the efficiency of the liquid ring pumpachievable.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird darüber hinaus durch eine Pumpeinrichtung gelöst, die zumindest eine Flüssigkeitsringpumpe aufweist, wobei im Ansaugbereich zumindest ein Mittel zur Kondensation eines Dampfes vorgesehen ist.The object of the invention is also achieved by aPump device solved that at least oneHas liquid ring pump, at least one agent in the suction areais provided for the condensation of a vapor.
Auch hier kommen die oben bereits beschriebenen Vorteile zur Geltung.The advantages already described above also come into play hereValidity.
Die Pumpeinrichtung ist beispielsweise eine Vakuumpumpeinrichtung. Bei dieser ist vor der Pumpeinrichtung, also im Ansaugbereich, ein kleinerer Druck vorhanden als im Auslassbereich der Pumpeinrichtung.The pump device is, for exampleVacuum pump device. This is in front of the pumping device, i.e. in theSuction area, a lower pressure than in theOutlet area of the pump device.
Flüssigkeitsringpumpen mit vorgeschalteter Kondensation eines Mediums, welches sich im Aggregatzustand Dampf befindet, sind vielfältig einsetzbar. So ist beispielsweise der Einsatz bei Dampfturbinenanlagen in Kraftwerken, aber auch bei Sterilisatoren in der Medizintechnik sinnvoll. Der Dampf ist dabei entweder selbst das zu pumpende Medium (bei Sterilisatoren), und/oder der Dampf ist ein Treibmittel, welches zum Pumpen benötigt wird.Liquid ring pumps with upstream condensationMedium, which is in the physical state of steamversatile. For example, the use ofSteam turbine systems in power plants, but also atSterilizers make sense in medical technology. The steam is thereeither the medium to be pumped (for sterilizers),and / or the steam is a propellant that is used for pumpingis needed.
In einer Weiterbildung des Verfahrens zum Betrieb einer Pumpeinrichtung weist diese neben der Flüssigkeitsringpumpe, eine Strahlpumpe auf, wobei der Dampf zwischen der Strahlpumpe und der Flüssigkeitsringpumpe wenigstens teilweise kondensiert wird.In a further development of the method for operating aIn addition to the liquid ring pump, the pump device has oneJet pump, with the steam between the jet pump andthe liquid ring pump is at least partially condensedbecomes.
In einer Ausführungsform weist die Pumpeinrichtung zumindest eine Strahlpumpe und eine Flüssigkeitsringpumpe auf, wobei die Strahlpumpe und die Flüssigkeitsringpumpe in Serie nacheinander angeordnet sind, wobei die Strahlpumpe mit einer Dampfleitung verbunden ist, der Dampf als Treibmittel der Strahlpumpe nutzbar ist und zwischen der Strahlpumpe und der Flüssigkeitsringpumpe zumindest ein Mittel zur Kondensation des Dampfes vorgesehen ist.In one embodiment, the pump device at leasta jet pump and a liquid ring pump, whereinthe jet pump and the liquid ring pump in seriesare arranged one after the other, the jet pump with aSteam line is connected, the steam as a blowing agentJet pump is usable and between the jet pump and theLiquid ring pump at least one means of condensationthe steam is provided.
Dabei ist ein Pumpverfahren anwendbar, bei dem Dampf zumindest zwischen einer Strahlpumpe und einer Flüssigkeitsringpumpe wenigstens teilweise kondensiert wird.A pumping method can be used in which steamat least between a jet pump and oneLiquid ring pump is at least partially condensed.
Beim Einsatz von Flüssigkeitsringpumpen in Kombination mit Dampf-/Luft-Strahlen ist so das Saugvermögen der Pumpe weiter erhöht. Eine derartige Kombination einer Flüssigkeitsringpumpe mit Dampf-/Luft-Strahlen ist vorteilhaft zur Kondensatorentlüftung in Kraftwerken einsetzbar. Aus der Kombination ergibt sich auch der Vorteil, die Pumpe kleiner auslegen zu können, bzw. auch einen ausreichenden Sicherheitsabstand zur Strahlerkippdrucklinie zu bekommen.When using liquid ring pumps in combination withSteam / air jets further increase the pumping speed of the pumpelevated. Such a combination of oneLiquid ring pump with steam / air jets is advantageous forCondenser ventilation can be used in power plants. From the combinationthere is also the advantage of making the pump smallercan, or also a sufficient safety distance fromTo get the lamp tip pressure line.
Bei einer Kombination von Luft/Luft-Strahler mit Flüssigkeitsringpumpen sind durch die Mitförderung des Treibmediums (Trockenluft) die Pumpen dementsprechend größer auszulegen. Dies verursacht jedoch hohe Anschaffungs- und Betriebskosten, welche gerade zu reduzieren sind.With a combination of air / air radiators withLiquid ring pumps are due to the co-promotion of the propellant(Dry air) to design the pumps accordingly.However, this causes high acquisition and operating costs,which are currently to be reduced.
Durch den Einsatz von Dampf-/Luft-Strahlern, bei denen das Treibmedium aus Dampf und Trockenluft besteht, wird ein kondensierbares Gemisch von der Pumpe abgesaugt und durch den Kondensationseffekt in der Pumpe erhöht sich deren Saugvermögen. Um das Saugvermögen jedoch weiter zu steigern, ist es möglich, saugseitig beispielsweise einen Teil der Betriebsfüssigkeit einzuspritzen,Through the use of steam / air emitters, in which theThe propellant consists of steam and dry aircondensable mixture is sucked out of the pump and through theThe condensation effect in the pump increasesPumping speed. However, to further increase the pumping speed, it ispossible, for example, part of the suction sideInject operational fluid,
Zusätzliches saugseitiges Einspritzen von Betriebsflüssigkeit und/oder anderer Flüssigkeit mittels z. B. einer Vollkegeldüse und/oder einer anderen Düse in Strömungsrichtung, also in Richtung der Pumpwirkung mit genügend großem Abstand zu einem Hosenrohr führt zur Erhöhung des Kondensationsfaktors der Pumpe. Die Einspritzung ist besonders vorteilhaft bei großen Temperaturdifferenzen zwischen Ansauggemisch und Einspritzflüssigkeit. Es findet eine Vorkondensation vor der Pumpe statt. Typische Temperaturen für das Ansauggemisch bei der Verwendung in Kraftwerken sind ca. 130°C bzw. für die Einspritzflüssigkeit ca. 10-15°C.Additional suction-side injection of operating fluidand / or other liquid by means of e.g. B. a full cone nozzleand / or another nozzle in the direction of flow, ie inDirection of pumping action with a sufficient distance to oneDownpipe leads to an increase in the condensation factorPump. The injection is particularly advantageous for large onesTemperature differences between the intake mixture andInjection liquid. There is precondensation before the pumpinstead of. Typical temperatures for the intake mixture at theUse in power plants is approx. 130 ° C or forInjection liquid approx. 10-15 ° C.
Die Erhöhung des Kondensationsfaktors der Pumpe ergibt ein größeres Saugvermögen. Bei der Auslegung ergibt sich so eine kleinere Pumpe, bzw. der Sicherheitsabstand zur Strahlerkippdrucklinie vergrößert sich.The increase in the condensation factor of the pump results in agreater pumping speed. This results in a designsmaller pump, or the safety distance fromEmitter tilt pressure line increases.
Die Vergrößerung kann mit Bezug auf die oben genannten Zahlenwerte ca. 10 mbar betragen, jedoch sind abhängig von den Umständen und Gegebenheiten auch andere Werte möglich. Durch die Anwendung der Erfindung ist es möglich, die Investitionskosten für einen Kunden, der eine Pumpeinrichtung benötigt, zu reduzieren. Ebenso reduzieren sich die Betriebskosten z. B. durch den geringeren Energieverbrauch kleinerer Pumpen, z. B. einer Wassersaugpumpe.The enlargement can be made with reference to the aboveNumerical values are approx. 10 mbar, but are dependent on theOther values are possible under circumstances and circumstances. Bythe application of the invention it is possible toInvestment costs for a customer who needs a pumping deviceto reduce. Operating costs are also reduced, e.g. B.due to the lower energy consumption of smaller pumps, e.g. B.a water suction pump.
Die Verwendung von Dampf als Treibmittel der Strahlpumpe, welche eine Luft-Dampf-Strahlpumpe darstellt, hat den Vorteil, dass dadurch die benötigte Menge an nicht kondensierbaren Treibmittel im Vergleich zu der herkömmlich verwendeten Treibluft deutlich verringert ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, die der Strahlpumpe nachgeordnete Flüssigkeitsringpumpe für deutlich geringere Massenströme auszulegen, so dass sich dadurch erhebliche Kosteneinsparungen erzielen lassen. Durch die Verwendung von Dampf oder von Dampf-Luft-Gemischen unter Atmosphärendruck als Treibmittel sinkt der Leistungsbedarf im Hinblick auf den durch die Flüssigkeitsringpumpe zu fördernden Massenstrom. Der Leistungsbedarf kann sich um etwa 40-50% verringern, da der dampfförmige Massenanteil in der Flüssigkeitsringpumpe kondensiert und nicht auf atmosphärischen Druck verdichtet werden muss.The use of steam as a propellant for the jet pump,which is an air-steam jet pump has theAdvantage that this does not require the required amount ofcondensable blowing agent compared to that conventionally usedDriving air is significantly reduced. As a result, there isPossibility of subordinate to the jet pumpLiquid ring pump designed for significantly lower mass flows, so thatconsiderable cost savings can be achieved.By using steam or steam-air mixturesunder atmospheric pressure as a blowing agent, thePower requirements with regard to the liquid ring pumppromoting mass flow. The power requirement can be aroundReduce 40-50% because the vaporous mass fraction in theLiquid ring pump condensed and not onatmospheric pressure must be compressed.
Die erfindungsgemäße Kondensation des Dampfes zwischen der Strahlpumpe und der Flüssigkeitsringpumpe erfolgt beispielsweise durch einen Kühler, welcher den Zwischenbereich kühlt, so dass eine Kondensation des Dampfes, der diesen Zwischenbereich passiert, hervorgerufen wird. Die Kondensation des Dampfes wird in vorteilhafter Weise auch innerhalb der Flüssigkeitsringpumpe fortgeführt bzw. tritt dort auf. Neben einem Kühler bzw. auch anstelle eines Kühlers ist zur Hervorrufung einer Kondensationswirkung auch eine Sprüheinrichtung einrichtbar. Durch die Sprüheinrichtung wird ein Sprühmedium in ein Verbindungsstück zwischen der Strahlpumpe und der Flüssigkeitsringpumpe gesprüht und so eine Kondensation des Dampfes bewirkt. In vorteilhafter Weise kann als Sprühmedium eine Betriebsflüssigkeit der Flüssigkeitsringpumpe verwendet werden. Dadurch wird ein Betriebsmittel, d. h. die Betriebsflüssigkeit der Flüssigkeitsringpumpe, einer zweiten Funktion zugeführt. Um die Kondensationswirkung des Sprühmediums gut auszunutzen, bildet die Sprüheinrichtung aus dem Sprühmedium einen Vollkegel aus. Durch den Vollkegel wird eine starke Verteilung des Sprühmediums erreicht. Sprüht die Sprüheinrichtung das Sprühmedium in Richtung der Flüssigkeitsringpumpe, so geschieht dies in Richtung Pumprichtung und unterstützt somit die Pumpwirkung. Vorteilhafte Formen des Verfahrens zum Betrieb einer Pumpeinrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.The condensation of the steam between the inventionJet pump and the liquid ring pump takes placefor example by a cooler that cools the intermediate area,so that a condensation of the vapor that thisIntermediate area happens, is caused. The condensation of theVapor is also advantageously used within theLiquid ring pump continued or occurs there. Nexta cooler or instead of a cooler is forA spray device also causes a condensation effectfurnishable. The spray device turns a spray mediuminto a connector between the jet pump and theLiquid ring pump sprayed and so condensation of theSteam causes. Can advantageously as a spray mediuman operating fluid of the liquid ring pump is usedbecome. As a result, a resource, i. H. theOperating fluid of the liquid ring pump, a second functionfed. To the condensation effect of the spray medium wellto take advantage of, forms the spray device from the spray mediuma full cone. The full cone becomes a strong oneDistribution of the spray medium reached. Spray theSpray device the spray medium in the direction ofLiquid ring pump, this happens in the direction of pumping andthus supports the pumping effect. Advantageous forms ofMethods for operating a pump device areRemovable subclaims.
Das beschriebene Pumpverfahren ist vorteilhaft bei Sterilisatoren einsetzbar, da dort das durch die Flüssigkeitsringpumpe zu fördernde Gas - Fördergas - schon Dampf aufweist. Der Dampf wird bereits für den Sterilisationsprozess benötigt. Folglich ist diesbezüglich hier der Dampf als Teil des Fördergases anzusehen.The pumping method described is advantageous forSterilizers can be used, since this is due to the liquid ring pumpgas to be conveyed - conveying gas - already has steam. TheSteam is already required for the sterilization process.Therefore, in this regard, the steam is part of theTo look at production gas.
Das Verfahren zum Betrieb einer Pumpeinrichtung wird vorteilhafterweise zum Betrieb einer Vakuumpumpeinrichtung bei einer Dampfturbinenanlage verwendet. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass in einer derartigen Anlage bereits Dampf zur Verfügung steht.The method of operating a pump device isadvantageously for operating a vacuum pump device at aSteam turbine plant used. This has in particular theAdvantage that steam is already in such a systemAvailable.
Als Dampf wird hierbei insbesondere überschüssiger Dampf herangezogen, um den Wirkungsgrad der Dampfturbinenanlage nicht zu beeinträchtigen. Zweckdienlicherweise ist die Dampfleitung, über die der Strahlpumpe Dampf als Treibmittel zugeführt wird, an einen Sperrdampfkreislauf für eine Turbinenwellendichtsystem angeschlossen.Excess steam in particular becomes steamnot used to the efficiency of the steam turbine systemto affect. Conveniently, theSteam line through which the jet pump uses steam as a blowing agentis fed to a barrier steam circuit for aTurbine shaft sealing system connected.
Zum Abdichten der rotierenden Turbinenwelle ist in der Regel eine Labyrinthdichtung vorgesehen, durch die ein so genannter Sperrdampf geführt wird. Nach Verlassen der Turbinendichtung wird dieser Sperrdampf auch als Wrasendampf bezeichnet. Dieser Wrasendampf ist ein in der Dampfturbinenanlage anfallendes "Abfallprodukt" und eignet sich daher besonders zur Verwendung als Treibmittel unter Atmosphärendruck, ohne den Wirkungsgrad der Dampfturbinenanlage zu beeinträchtigen.To seal the rotating turbine shaft is usuallya labyrinth seal is provided through which a so-calledBarrier steam is carried. After leaving the turbine sealthis barrier steam is also known as vapor.This vapor is one in the steam turbine plantaccruing "waste product" and is therefore particularly suitable forUse as a blowing agent under atmospheric pressure without theTo affect the efficiency of the steam turbine system.
Darüber hinaus hat die Zuführung des Wrasendampfes zu der Pumpeinrichtung weiterhin den entscheidenden Vorteil, dass der Wasserdampf - durch das Prinzip der Flüssigkeitsringpumpe bedingt - auskondensiert. Das üblicherweise bei einer Dampfturbinenanlage vorgesehene Kondensationssystem für den Wrasendampf ist daher nicht notwendig. Dadurch lassen sich Investitionskosten einsparen und zudem ist der notwendige Installationsbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Dampfturbinenanlagen reduziert.In addition, the supply of vapor has to thePumping device continues to have the decisive advantage thatwater vapor - through the principle of the liquid ring pumpconditionally - condensed out. Usually with oneSteam turbine system provided condensation system for theVapor steam is therefore not necessary. This allowsSave investment costs and is also necessaryInstallation requirements compared to conventional onesSteam turbine systems reduced.
Vorteilhafterweise ist mit der Dampfleitung eine Gasleitung zur Beimischung von Luft zur Ausbildung eines Dampf-Luft-Gemisches als Treibmittel für die Strahlpumpe verbunden. Dadurch ergibt sich ein besonders effizienter Betrieb für die Strahlpumpe. Insbesondere wird etwa eine gleichmäßige Massenstromverteilung zwischen Luft und Dampf für das Gemisch eingestellt. Die Beimischung von Luft hat zudem den Vorteil, dass die notwendige Treibmittelmenge einfach eingestellt werden kann, insbesondere dann, wenn die Menge an Wrasendampf begrenzt ist, so dass diese Dampfmenge alleine als Treibmittel nicht ausreicht.A gas line is advantageously provided with the steam lineto add air to form aSteam-air mixture connected as a blowing agent for the jet pump.This results in a particularly efficient operation for theJet pump. In particular, about a uniform oneMass flow distribution between air and steam for the mixtureset. The addition of air also has the advantagethat the necessary amount of blowing agent is simply setcan be, especially if the amount of vapor isis limited, so this amount of steam alone asBlowing agent is not sufficient.
Zweckdienlicherweise ist die Gasleitung dabei mit ihrem weiteren Ende mit der Flüssigkeitsringpumpe druckseitig und insbesondere an einem der Flüssigkeitsringpumpe zugeordneten Abscheider angeschlossen. Die von der Flüssigkeitsringpumpe auf atmosphärischen Druck verdichtete Luft wird also als Treibmittel mit hinzugezogen. Dies hat den Vorteil, dass ein separater Verdichter für die Zuführung zur Strahlpumpe nicht erforderlich ist.The gas line is expediently with itsfurther end with the liquid ring pump on the pressure side andin particular on one of the liquid ring pumpsSeparator connected. The from the liquid ring pump onAir compressed at atmospheric pressure is therefore consideredPropellant included. This has the advantage that aseparate compressor for the supply to the jet pump notis required.
Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist die Pumpeinrichtung über eine erste Entlüftungsleitung zur Entlüftung eines Kondensators an diesen angeschlossen, der zur Kondensation eines aus einer Dampfturbine, insbesondere aus einem Niederdruckteil einer Dampfturbine austretenden Prozessdampfes vorgesehen ist.According to an expedient embodiment, thePump device via a first vent line toVenting a capacitor connected to this, which forCondensation from a steam turbine, in particular fromexiting a low pressure part of a steam turbineProcess steam is provided.
Bevorzugt ist die Pumpeinrichtung gleichzeitig über eine zweite Entlüftungsleitung an einen zweiten Kondensator angeschlossen, der einer Nebenturbine zugeordnet ist. Es wird also vorzugsweise sowohl der Kondensator der Hauptturbine sowie der der Nebenturbine über die gleiche Pumpeinrichtung entlüftet. Damit entfällt die Notwendigkeit von mehreren den einzelnen Kondensatoren zugeordneten Pumpeinrichtungen.The pump device is preferably at the same time via asecond vent line to a second condenserconnected, which is assigned to a sub-turbine. It willso preferably both the capacitor of the main turbine andthat of the secondary turbine via the same pumping devicevented. This eliminates the need for severalpumping devices associated with individual capacitors.
In der Regel weist der Kondensator für eine Kühlflüssigkeit eine Wasserkammer auf, die zu ihrer Entlüftung bevorzugt über eine dritte Entlüftungsleitung mit der Pumpeinrichtung verbunden ist.As a rule, the condenser has a coolanta water chamber, which is preferred for its ventilationa third vent line with the pump deviceconnected is.
Es ist also ein einheitliches, zentrales Vakuumpumpsystem in Form der Pumpeinrichtung vorgesehen, das für eine Vielzahl von Komponenten in der Dampfturbinenanlage ein Vakuum bereitstellt. Dadurch ist der Installationsaufwand und auch Wartungsaufwand im Hinblick auf das Vakuumpumpsystem deutlich reduziert im Vergleich von einer Vielzahl von dezentralen Vakuumpumpsystemen.So it is a unified, central vacuum pump system inForm of the pump device is provided for a varietyof components in the steam turbine plant a vacuumprovides. This is the installation effort and alsoMaintenance effort with regard to the vacuum pump system clearlyreduced compared to a large number of decentralized onesVacuum pumping systems.
Zur Entlüftung der Wasserkammer ist die dritte Entlüftungsleitung vorzugsweise an einer Zusatzöffnung der Flüssigkeitsringpumpe angeschlossen. Über diese wird aus dem Kühlwasser ausgasende und gesättigte Wasserkammer-Luft aus der Wasserkammer abgesaugt. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass die aus der Wasserkammer abgesaugte Menge an gesättigter Luft der Flüssigkeitsringpumpe separat zugeführt und nicht der aus den beiden Kondensatoren abgesaugten Fördergasmenge zugeschlagen wird.The third is to vent the water chamberVent line preferably at an additional opening of theLiquid ring pump connected. This turns the cooling wateroutgassing and saturated water chamber air from theAspirated water chamber. This has the main advantage that theamount of saturated air extracted from the water chamberLiquid ring pump supplied separately and not from theExtracted conveyed gas quantity added to both capacitorsbecomes.
Zweckdienlicherweise ist dabei die Zusatzöffnung zwischen einem Saugstutzen und einem Druckstutzen der Flüssigkeitsringpumpe angeordnet und mit einem während des Betriebs sich ausbildenden Arbeits- oder Verdichtungsraum verbunden. Die dritte Entlüftungsleitung führt die gesättigte Luft aus der Wasserkammer daher der Flüssigkeitsringpumpe in einen Zwischenbereich zwischen dem Saugstutzen und dem Druckstutzen zu. In diesem Bereich wird von der Flüssigkeitsringpumpe noch ein ausreichender Unterdruck zur Entlüftung der Wasserkammer bereitgestellt. Gleichzeitig führt die Zuführung an dieser Stelle jedoch nicht oder nur unmerklich zu einer Erhöhung des Leistungsbedarfs der Flüssigkeitsringpumpe. Von der Flüssigkeitsringpumpe wird über die Kavitationsschutzöffnung quasi "umsonst" eine Förderleistung bereitgestellt. Bei der Anordnung der dritten Entlüftungsleitung an der Zusatzöffnung muss daher die Flüssigkeitsringpumpe nicht größer dimensioniert werden.The additional opening is expediently betweena suction port and a pressure portLiquid ring pump arranged and with one during operationtraining work or compression room connected. Thethird vent line leads the saturated air out of theWater chamber therefore the liquid ring pump in oneIntermediate area between the suction port and the pressure port too. Inthis area is used by the liquid ring pumpsufficient vacuum to vent the water chamberprovided. At the same time, the feed leads to thisHowever, do not or only imperceptibly increase thePower requirement of the liquid ring pump. Of theLiquid ring pump is quasi through the cavitation protection openingA funding is provided "for free". In theThe third ventilation line must be arranged at the additional openingtherefore the liquid ring pump is not dimensioned largerbecome.
Die Verwendung einer solchen Zusatzöffnung als zusätzlicher Sauganschluss ist dabei prinzipieller Natur und ist generell für alle Flüssigkeitsringpumpen geeignet und nicht auf die Anwendung in einer Dampfturbinenanlage beschränkt. Eine Flüssigkeitsringpumpe mit einer solchen Zusatzöffnung bietet sich beispielsweise auch in der Papierindustrie an Papiermaschinen zur Entwässerung einer Siebpartie an. Allgemein ist eine derartige Flüssigkeitsringpumpe für den Einsatz auf dem Gebiet der Papierherstellung geeignet. Durch geeignete Platzierung der Zusatzöffnung zwischen dem Saugstutzen und Druckstutzen und der Wahl des Durchmessers der Zusatzöffnung kann dabei die Saugleistung sowohl im Hinblick auf die Volumenmenge als auch im Hinblick auf den zu erzielenden Unterdruck innerhalb gewisser Grenzen variiert werden.The use of such an additional opening as an additionalThe suction connection is of a fundamental nature and is generalSuitable for all liquid ring pumps and not on theLimited use in a steam turbine plant. ALiquid ring pump with such an additional opening offers itselffor example also in the paper industry on paper machinesto drain a wire section. General is onesuch a liquid ring pump for use in the fieldsuitable for papermaking. By appropriate placementthe additional opening between the suction nozzle and pressure nozzleand the choice of the diameter of the additional openingthe suction power both in terms of volume andalso with regard to the negative pressure to be achieved withincertain limits can be varied.
Eine besonders wirkungsvolle Dampfturbinenanlage, weist eine Pumpeinrichtung auf, bei welcher eine Strahlpumpe, ein Mittel zur Kondensation, z. B. ein Kühler und/oder ein Sprühmedium, und eine Flüssigkeitsringpumpe in Serie nacheinander geschaltet sind. Dabei wird eine Anlagenkomponente entlüftet, wobei der Strahlpumpe ein in der Dampfturbinenanlage anfallender, insbesondere überschüssiger Dampf, als Treibmittel zugeführt wird.A particularly effective steam turbine plant has onePump device, in which a jet pump, a meansfor condensation, e.g. B. a cooler and / or a spray medium,and a liquid ring pump in series one after the otherare switched. A system component is vented, wherebythe jet pump is generated in the steam turbine system,in particular excess steam, supplied as a blowing agentbecomes.
Als Sprühmedium wird, wie bereits beschrieben, vorteilhaft die Betriebsflüssigkeit der Flüssigkeitsringpumpe verwendet, wobei aufgrund dessen die Sprüheinrichtung an die Betriebsflüssigkeit der Flüssigkeitsringpumpe angeschlossen ist.As already described, the spray medium is advantageoususes the operating fluid of the liquid ring pump,due to which the spray device to theOperating fluid of the liquid ring pump is connected.
Die im Hinblick auf die Dampfturbinenanlage angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren anzuwenden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.Those mentioned with regard to the steam turbine plantAdvantages and preferred configurations are also analogousapply the procedure. Advantageous embodiments of theThe method and the device are in the subclaimsresigned.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform der Pumpeinrichtung schematisch veraunschaulicht ist. Es zeigen:To further explain the invention, reference is made to the drawingReference in which an embodiment of thePumping device is schematically visible. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Pumpeinrichtung,Fig. 1 is a schematic representation of a pumping device,
Fig. 2 eine schematische ausschnittsweise Darstellung einer Dampfturbinenanlage,Fig. 2 is a schematic partial illustration of a steam turbine plant,
Fig. 3 eine Vernebelungsdüse der Pumpeinrichtung,Fig. 3 is an atomizing nozzle of the pump device,
Fig. 4 einen Kühler der Pumpeinrichtung,Fig. 4 shows a radiator of the pumping means,
Fig. 5 ein Verbindungsstück als Einspritzstutzen,Fig. 5 a connecting piece as an injection nozzle,
Fig. 6 eine schematische Schnittansicht durch eine Flüssigkeitsringpumpe, undFig. 6 is a schematic sectional view through a liquid ring pump, and
Fig. 7 einen Sterilisator (Autoklafen) mit einer Flüssigkeitsringpumpe als Abpumpeinrichtung.Fig. 7 shows a sterilizer (car sleeping) with a liquid ring pump as a pumping device.
Die Darstellung gemäßFig. 1 zeigt eine Pumpeinrichtung14, der ein Treibmittel T über eine Treibmittelleitung86 zugeführt wird. Die Pumpeinrichtung14 ist abhängig vom Anwendungsfall auch als Vakuumpumpeinrichtung zu bezeichnen. Ein zu förderndes Fördergas F wird über eine Fördermittelleitung88 zusammen mit dem Treibmittel T in einen Saugbereich27 geführt. Der Saugbereich27 ist Teil der Strahlpumpe26. Zwischen der Strahlpumpe26 und einer Flüssigkeitsringpumpe28 befindet sich ein Zwischenstück84, welches an einen Saugstutzen30 der Flüssigkeitsringpumpe28 angeschlossen ist und sich im Ansaugbereich120 der Flüssigkeitsringpumpe28 befindet. Innerhalb des Zwischenstücks84 befindet sich eine Vollkegeldüse92. Die Vollkegeldüse92 ist über eine Düsenzuleitung90 mit einer Betriebsflüssigkeit der Flüssigkeitsringpumpe28 verbunden und wird von dort gespeist. Die Betriebsflüssigkeit bildet aufgrund der Vollkegeldüse92 einen Sprühbereich94 aus. Durch die geringe Temperatur der Betriebsflüssigkeit ergibt sich eine Kondensation des Treibmittels T, welches im vorliegenden Fall Dampf ist. Die Kondensationswirkung kann sich sowohl im Bereich des Zwischenstücks84 entfalten, als auch darüber hinaus in der Flüssigkeitsringpumpe28. Die Flüssigkeitsringpumpe28 weist neben dem Saugstutzen30 auch eine Zusatzöffnung35 auf, an welcher eine dritte Entlüftungsleitung24 angeschlossen ist. Den Auslass der Flüssigkeitsringpumpe28 bildet ein Druckstutzen34, an welchem eine Auslassleitung82 angeschlossen ist. Eine Zuführung von Betriebsflüssigkeit erfolgt über die Rückführungsleitung80.The illustration inFig. 1 shows a pump unit14, which is a blowing agent T supplied via a propellant line86. Depending on the application, the pump device14 can also be referred to as a vacuum pump device. A conveying gas F to be conveyed is led via a conveying line88 together with the propellant T into a suction area27 . The suction area27 is part of the jet pump26 . Between the jet pump26 and a liquid ring pump28 there is an intermediate piece84 which is connected to a suction port30 of the liquid ring pump28 and is located in the suction area120 of the liquid ring pump28 . A full cone nozzle92 is located within the intermediate piece84 . The full cone nozzle92 is connected to an operating liquid of the liquid ring pump28 via a nozzle feed line90 and is fed from there. The operating liquid forms a spray area94 due to the full cone nozzle92 . The low temperature of the operating fluid results in condensation of the blowing agent T, which in the present case is steam. The condensation effect can develop both in the area of the intermediatepiece 84 and beyond in the liquid ring pump28 . In addition to the suction nozzle30 , the liquid ring pump28 also has an additional opening35 , to which a third vent line24 is connected. The outlet of the liquid ring pump28 forms a pressure port34 , to which an outlet line82 is connected. Operating fluid is supplied via the return line80 .
Eine Dampfturbinenanlage2 gemäßFig. 2 weist eine Dampfturbine4 auf, die insbesondere eine Niederdruckstufe einer beispielsweise 3-stufigen Hauptturbinenanlage ist. Eine solche mehrstufige Hauptturbinenanlage wird beispielsweise in Kraftwerken zur Energieerzeugung mit einer Leistung im Gigawattbereich eingesetzt. Die Dampfturbine4 weist ausgangsseitig einen Unterdruck auf, der bei einer Niederdruckstufe typischerweise im Bereich zwischen 80 mbar und 18 mbar liegt. Ein der Dampfturbine4 zugeführter Prozessdampf P verlässt diese über Ausgangsleitungen6 und wird einem ersten Kondensator8 zugeführt. In diesem Kondensator8 wird der Prozessdampf P auskondensiert, wobei das Kondensat über eine Ableitung10 abgeführt und einem nicht näher dargestellten Kessel als Speisewasser wieder zugeführt wird.A steam turbine system2 according toFIG. 2 has a steam turbine4 , which is in particular a low-pressure stage of a 3-stage main turbine system, for example. Such a multi-stage main turbine system is used, for example, in power plants for energy generation with a power in the gigawatt range. The steam turbine4 has a negative pressure on the outlet side, which is typically in the range between 80 mbar and 18 mbar at a low pressure stage. A process steam P fed to the steam turbine4 leaves it via output lines6 and is fed to a first condenser8 . The process steam P is condensed out in this condenser8 , the condensate being discharged via a discharge line10 and being fed back into a boiler (not shown in more detail) as feed water.
Während der Kondensation sammelt sich im ersten Kondensator8 ein als Fördergas F bezeichnetes Gas-Dampf-Gemisch, welches über eine erste Entlüftungsleitung12 von einer Pumpeinrichtung14 abgesaugt wird.During the condensation, a gas-steam mixture referred to as conveying gas F collects in the first condenser8 and is sucked off by a pump device14 via a first ventilation line12 .
Die Dampfturbinenanlage2 weist weiterhin eine Nebenturbine16 auf, die analog zu der Dampfturbine4, jedoch für eine deutlich geringere Leistung, ausgebildet ist. Diese Nebenturbine16 wird insbesondere zum Antrieb einer Speisewasserpumpe herangezogen und weist typischerweise eine Leistung von etwa 20 MW auf. Der Nebenturbine16 ist analog zu der Dampfturbine4 ein zweiter Kondensator18 zugeordnet, in dem der der Nebenturbine16 zugeführte Prozessdampf P auskondensiert wird. Das Kondensat wird analog zum ersten Kondensator8 über eine Ableitung10 abgeführt. Zur Entlüftung des zweiten Kondensators18 ist eine zweite Entlüftungsleitung20vorgesehen, die ebenfalls an die Pumpeinrichtung14 angeschlossen ist. Über diese zweite Entlüftungsleitung20 wird ebenfalls ein Gas-Dampf-Gemisch aus dem zweiten Kondensator18 als Fördergas F abgepumpt. Die erste Entlüftungsleitung12 mündet dabei in die zweite Entlüftungsleitung20.The steam turbine system2 also has a secondary turbine16 , which is designed analogously to the steam turbine4 , but for a significantly lower output. This secondary turbine16 is used in particular to drive a feed water pump and typically has an output of approximately 20 MW. The auxiliary turbine16 is assigned in analogy to the steam turbine4, a second capacitor18, in which the low turbine16 supplied process steam P is condensed. The condensate is discharged via a discharge line10 analogous to the first condenser8 . To vent the second condenser18 , a second vent line20 is provided, which is also connected to the pump device14 . A gas-steam mixture is also pumped out of the second condenser18 as the conveying gas F via this second vent line20 . The first ventilation line12 opens into the second ventilation line20 .
Die beiden Kondensatoren8,18 weisen als Kühlmittel vorzugsweise Wasser auf, welches in einer Wasserkammer22 des jeweiligen Kondensators8,18 gespeichert ist. Beim Betrieb der Kondensatoren8,18 bildet sich in der jeweiligen Wasserkammer22 ein Luftpolster aus. Zur Entlüftung zumindest der Wasserkammer22 des ersten Kondensators8 ist eine dritte Entlüftungsleitung24 vorgesehen, die ebenfalls zur Pumpeinrichtung14 führt. Aus der Wasserkammer22 wird dabei die aus dem Kühlwasser ausgasende und gesättigte Luft abgesaugt, welche als Wasserkammer-Luft WL bezeichnet wird.The two condensers8 ,18 preferably have water as the coolant, which is stored in a water chamber22 of the respective condenser8 ,18 . When the capacitors8 ,18 are operating, an air cushion forms in the respective water chamber22 . To vent at least the water chamber22 of the first condenser8 , a third vent line24 is provided, which also leads to the pump device14 . From the water chamber22 , the gassed and saturated air is extracted from the cooling water, which is referred to as water chamber air WL.
Die Pumpeinrichtung14 umfasst eine Strahlpumpe26 sowie eine der Strahlpumpe26 in Strömungsrichtung nachgeordnete Flüssigkeitsringpumpe28. Die zweite Entlüftungsleitung20 ist hierzu an einen Saugbereich27 der Strahlpumpe26 angeschlossen, und diese ist ausgangsseitig mit einem Saugstutzen30 der Flüssigkeitsringpumpe28 verbunden. Das Fördergas F aus den beiden Kondensatoren8,18 wird also zunächst von der Strahlpumpe26 vorverdichtet. Die Strahlpumpe26 wird hierzu mit einem Treibmittel T betrieben, das von extern zugeführt wird und sich mit dem Fördergas F vermischt. Typischerweise liegt der Druck im ersten Kondensator sowie im zweiten Kondensator18 in einem Bereich, der in etwa dem Ausgangsdruck der Dampfturbine4 bzw. der Nebenturbine16 entspricht. In beiden Kondensatoren8,18 liegt daher ein Unterdruck im Bereich zwischen 80 und 18 mbar vor. Demzufolge weist das Fördergas F eben diesen Unterdruck auf. In der Strahlpumpe26 wird es etwa um den Faktor 3 und anschließend in der Flüssigkeitsringpumpe weiter bis auf Umgebungsdruck verdichtet und über einen Druckstutzen34 ausgestoßen.The pump device14 comprises a jet pump26 and a liquid ring pump28 arranged downstream of the jet pump26 in the flow direction. For this purpose, the second ventilation line20 is connected to a suction area27 of the jet pump26 , and this is connected on the output side to a suction nozzle30 of the liquid ring pump28 . The conveying gas F from the two condensers8 ,18 is thus initially compressed by the jet pump26 . For this purpose, the jet pump26 is operated with a propellant T, which is supplied from outside and mixes with the conveying gas F. The pressure in the first condenser and in the second condenser18 is typically in a range which corresponds approximately to the outlet pressure of the steam turbine4 or of the secondary turbine16 . A vacuum in the range between 80 and 18 mbar is therefore present in both capacitors8 ,18 . As a result, the conveying gas F has this negative pressure. In the jet pump26 it is compressed by a factor of about 3 and then in the liquid ring pump further to ambient pressure and discharged through a pressure port34 .
Die Flüssigkeitsringpumpe28 weist weiterhin zwischen dem Saugstutzen30 und dem Druckstutzen34 eine Zusatzöffnung35 auf, an die die dritte Entlüftungsleitung24 angeschlossen ist. Die Zusatzöffnung35 ist dabei zwischen einem Ansaugschlitz70 und einem Druckschlitz72 (vgl.Fig. 2) in sogenannten Steuerscheiben (hier nicht dargestellt) der Flüssigkeitsringpumpe28 angeordnet. Durch das Funktionsprinzip der Flüssigkeitsringpumpe28 bedingt, vermischt sich das über den Saugstutzen30 zugeführte Pumpgemisch aus Fördergas F und Treibmittel T mit dem Betriebsmittel der Flüssigkeitsringpumpe28. Das Betriebsmittel ist dabei Wasser W. Dieses wird zusammen mit gegebenenfalls aus dem Pumpgemisch anfallenden Kondensat von Luft L in einem Abscheider38 getrennt. Das Wasser W wird über einen Wärmetauscher40 der Flüssigkeitsringpumpe28 wieder zugeführt. Die Luft L wird über eine Gasleitung42, in die ein Ventil44 geschaltet ist, der Strahlpumpe26 als Treibmittel T zugeführt. Überschüssige Luft L wird aus der Pumpeinrichtung14 über eine Abluftleitung46 an die Umgebung abgegeben.The liquid ring pump28 also has an additional opening35 between the suction port30 and the pressure port34 , to which the third vent line24 is connected. The additional opening35 is arranged between a suction slot70 and a pressure slot72 (seeFIG. 2) in so-called control disks (not shown here) of the liquid ring pump28 . Due to the functional principle of the liquid ring pump28 , the pump mixture of the conveying gas F and the propellant T supplied via the suction port30 mixes with the operating medium of the liquid ring pump28 . The operating medium is water W. This is separated from air L in a separator38 together with any condensate from the pump mixture. The water W is fed back to the liquid ring pump28 via a heat exchanger40 . The air L is fed via a gas line42 , into which a valve44 is connected, to the jet pump26 as a propellant T. Excess air L is discharged from the pump device14 to the surroundings via an exhaust air line46 .
Wesentlich ist, dass neben der Luft L der Strahlpumpe26 als Treibmittel T auch ein Dampf D über eine Dampfleitung48 zugeführt wird. In die Dampfleitung48 ist ein weiteres Ventil44 geschalten. Die Dampfleitung48 ist dabei an einen Sperrdampfkreislauf50 angeschlossen, in dem ein Sperrdampf S durch eine Anzahl von Turbinendichtungen52 geführt wird. Die Turbinendichtungen52 sind dabei der Dampfturbine4 sowie der Nebenturbine16 zugeordnet und als Labyrinthdichtungen ausgebildet, um eine rotierende Welle der Turbinen4,16 gegenüber der Umgebung abzudichten. Nach Durchströmen der Turbinendichtungen52 wird der Sperrdampf auch als Wrasendampf bezeichnet. Dieser Dampf D wird der Strahlpumpe26 als Treibmittel T zugeführt. Das Treibmittel T ist also ein Dampf-Luft-Gemisch, wobei die jeweiligen Anteile des Dampfes D oder der Luft L über die beiden Ventile44 eingestellt werden können. Vorzugsweise wird eine Gleichverteilung zwischen Dampf D und Luft L eingestellt. Falls eine ausreichende Dampfmenge zur Verfügung steht, kann als Treibmittel T auch ausschließlich Dampf D verwendet werden. Da der Wrasendampf ein in der Dampfturbinenanlage2 anfallender überschüssiger. Dampf ist, wird der Gesamtwirkungsgrad der Dampfturbinenanlage2 durch Verwendung des Wrasendampfes als Treibmittel T nicht belastet. Neben der Verwendung des Wrasendampfes bieten sich auch andere in der Dampfturbinenanlage anfallende Dampfarten an. Beispielsweise kommt der im Sperrdampfsystem zur Regelung anfallende und gewöhnlich in einem der Kondensatoren8,18 verworfene Dampf in Frage.It is essential that in addition to the air L of the jet pump26 , a steam D is also supplied as a propellant T via a steam line48 . Another valve44 is connected into the steam line48 . The steam line48 is connected to a sealing steam circuit50 in which a sealing steam S is passed through a number of turbine seals52 . The turbine seals52 are assigned to the steam turbine4 and the secondary turbine16 and are designed as labyrinth seals in order to seal a rotating shaft of the turbines4 ,16 from the environment. After flowing through the turbine seals52 , the sealing steam is also referred to as vapor. This steam D is fed to the jet pump26 as a propellant T. The propellant T is therefore a steam-air mixture, the respective proportions of the steam D or the air L being adjustable via the two valves44 . A uniform distribution between steam D and air L is preferably set. If a sufficient amount of steam is available, only steam D can be used as blowing agent T. Since the steam is an excess in the steam turbine system2 . Is steam, the overall efficiency of the steam turbine system2 is not burdened by using the vapor steam as a blowing agent T. In addition to the use of vapor, there are also other types of steam in the steam turbine system. For example, the steam occurring in the sealing steam system for regulation and usually discarded in one of the condensers8 ,18 comes into question.
Die Darstellung gemäßFig. 3 zeigt ein Verbindungsstück84, welches eine Vernebelungsdüse90 aufweist. Neben Vernebelungsdüsen können auch Hohlkegeldüsen verwendet werden, wobei diese in der Figur nicht dargestellt sind. Die Kondensationswirkung ergibt sich wiederum durch die unterschiedlichen Temperaturen von Betriebsflüssigkeit und dem Treibmittel T, welches vorteilhafterweise Dampf ist.The illustration inFig. 3 shows a connecting piece84 having an atomizing nozzle90th In addition to atomizing nozzles, hollow cone nozzles can also be used, these not being shown in the figure. The condensation effect in turn results from the different temperatures of the operating fluid and the propellant T, which is advantageously steam.
Die Darstellung gemäßFig. 4 zeigt einen Kühler98, welcher Kühlschlangen100 aufweist. Die Kühlschlangen100 sind über eine Zuführungsleitung101 angeschlossen, wobei der Auslass der Kühlschlange100 über die Rückführungsleitung103 erfolgt.The illustration inFig. 4 showing a radiator98 which has cooling coils100. The cooling coils100 are connected via a feed line101 , the outlet of the cooling coil100 taking place via the return line103 .
Die Darstellung gemäßFig. 5 zeigt ein Zwischenstück84, welches eine Einströmseite106 und eine Ausströmseite108 aufweist. Zwischen diesen beiden Seiten befindet sich die Düsenzuleitung90 mit der Vollkegeldüse92. Darüber wird eine Einspritzflüssigkeit110, wie z. B. die Betriebsflüssigkeit der Flüssigkeitsringpumpe28, in den Einspritzstutzen geführt. Durch die Verwendung der Vollkegeldüse92 bildet sich Einspritzkegel104 aus, welcher im vorliegenden Fall eine Winkelöffnung von 90° besitzt. Diesbezüglich sind jedoch allerdings auch andere Öffnungswinkel möglich. Im vorliegenden Beispiel ist ein Abstand x der Vollkegeldüse92 von der Ausströmseite108 ungefähr doppelt so groß wie ein Durchmesser DU des Verbindungsstücks - des Einspritzstutzens - 84. Dadurch ergibt sich eine ausreichende Verteilung der Einspritzflüssigkeit110 innerhalb des Verbindungsstücks84. Eine Sprührichtung112 ist von der Einströmseite106 zur Ausströmseite108 gerichtet.The illustration inFig. 5 shows an intermediate piece84 having an inflow side106 and an outflow108th The nozzle feed line90 with the full cone nozzle92 is located between these two sides. An injection liquid110 , such as e.g. B. the operating fluid of the liquid ring pump28 , in the injection nozzle. By using the full cone nozzle92 , injection cone104 is formed, which in the present case has an angular opening of 90 °. In this regard, however, other opening angles are also possible. In the present example, a distance x of the full cone nozzle92 from the outflow side108 is approximately twice as large as a diameter DU of the connecting piece - the injection nozzle - 84. This results in a sufficient distribution of the injection liquid110 within the connectingpiece 84 . A spray direction112 is directed from the inflow side106 to the outflow side108 .
Anhand der schematischen Darstellung eines Querschnitts durch eine Flüssigkeitsringpumpe28 gemäßFig. 6 ist das Funktionsprinzip der Flüssigkeitsringpumpe28 zu entnehmen, die ein exzentrisch im Gehäuse62 der Flüssigkeitsringpumpe28 gelagertes Laufrad64 aufweist. Das Wasser W bildet beim Betrieb einen mitumlaufenden Flüssigkeitsring66 aus, so dass sich zwischen den einzelnen Speichen68 des Laufrads64 und dem Flüssigkeitsring66 Teilräume68 unterschiedlicher Volumina ausbilden. Im Gehäuse62 ist stirnseitig an der mit dem Bezugszeichen70 gekennzeichneten Position ein Ansaugschlitz vorgesehen, über den das anzusaugende Medium über den Saugstutzen30 eingesaugt wird. Durch die exzentrische Anordnung wird das zu pumpende Medium im Verlauf der Umdrehung des Laufrads64 verdichtet und an der mit dem Bezugszeichen72 gekennzeichneten Position über einen Druckschlitz zum Druckstutzen34 ausgestoßen.The functional principle of the liquid ring pump28 can be seen on the basis of the schematic representation of a cross section through a liquid ring pump28 according toFIG. 6, which has an impeller64 mounted eccentrically in the housing62 of the liquid ring pump28 . The water W forms during operation of a co-rotating liquid ring66, so68 of the impeller64 and the liquid ring that between the individual spokes66 subspaces68 different volumes form. In the housing62 , a suction slot is provided at the end at the position identified by reference numeral70 , through which the medium to be sucked in is sucked in via the suction nozzle30 . As a result of the eccentric arrangement, the medium to be pumped is compressed in the course of the rotation of the impeller64 and is expelled through a pressure slot to the pressure port34 at the position identified by reference numeral72 .
Die Zusatzöffnung35 ist zwischen dem Ansaugschlitz70 und dem Druckschlitz72 im Gehäuse62 angeordnet und steht mit dem Arbeitsraum in Verbindung, der gebildet ist durch die einzelnen Teilräume68. In Abhängigkeit der Position der Zusatzöffnung35 variiert die an dieser Position herrschende Saugleistung der Flüssigkeitsringpumpe28 sowohl im Hinblick auf den herrschenden Unterdruck als auch im Hinblick auf die Fördermenge. Das Saugvermögen kann zudem durch Wahl des Durchmessers der Zusatzöffnung35 variiert werden.The additional opening35 is arranged between the suction slot70 and the pressure slot72 in the housing62 and is connected to the working space, which is formed by the individual subspaces68 . Depending on the position of the additional opening35 , the suction power of the liquid ring pump28 prevailing at this position varies both with regard to the prevailing negative pressure and with regard to the delivery quantity. The pumping speed can also be varied by selecting the diameter of the additional opening35 .
Der Unterdruck an der Zusatzöffnung35 liegt zwar über dem am Saugstutzen30 anliegenden Unterdruck, jedoch ist er ausreichend niedrig, um ein Entlüften der Wasserkammer22 zu ermöglichen. Auch ist das Volumen-Saugvermögen zur Entlüftung der Wasserkammer22 ausreichend groß. Da die dritte Entlüftungsleitung24 nicht am Saugstutzen30 angeschlossen ist, wird die Flüssigkeitsringpumpe28 durch das zusätzlich zugeführte Gasgemisch G nicht oder nur kaum zusätzlich belastet. Eine durch den Anschluss der dritten Entlüftungsleitung24 gegebenenfalls notwendige, geringfügig größere Dimensionierung der Flüssigkeitsringpumpe28 ist auf alle Fälle im Vergleich zu einem separaten Pumpsystem für die Entlüftung der Wasserkammer22 günstiger.The negative pressure at the additional opening35 is above the negative pressure present at the suction nozzle30 , but it is sufficiently low to enable the water chamber22 to be vented. The volume suction capacity for venting the water chamber22 is also sufficiently large. Since the third vent line24 is not connected to the suction port30 , the liquid ring pump28 is not or only barely burdened by the additionally supplied gas mixture G. A slightly larger dimensioning of the liquid ring pump28 , which may be necessary due to the connection of the third vent line24 , is cheaper in any case compared to a separate pump system for venting the water chamber22 .
Die Darstellung nachFig. 7 zeigt einen Sterilisator130, an dem zum Abpumpen des zur Sterilisation benötigten Dampfes eine Flüssigkeitsringpumpe28 zusammen mit einem Mittel96 zur Kondensation angeschlossen ist. Die Funktion und der Aufbau erschließen sich sowohl aus der Figur als auch aus den vorangegangenen Ausführungen. Das Mittel96 zur Kondensation ist beispielsweise, wie inFig. 7 dargestellt, eine Sprüheinrichtung mit einer Vollkegeldüse92. Weiterhin kann das Mittel94 zur Kondensation auch wie in denFig. 3 und 4 dargestellt ausgeführt sein, welche ihrerseits nur Beispiele sind.The illustration ofFIG. 7 showing a sterilizer130 on which to pump the required steam for sterilizing a liquid ring pump28 is connected together with a means96 for condensation. The function and the structure are evident both from the figure and from the preceding explanations. As shown inFIG. 7, the means96 for condensation is, for example, a spray device with a full cone nozzle92 . Furthermore, the means94 for condensation can also be designed as shown inFIGS. 3 and 4, which in turn are only examples.
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